膠原交聯(lián)技術(shù)角膜疾病的原理及適應(yīng)證

　　膠原交聯(lián)技術(shù)（collagen crosslinking，CXL）是近十幾年來(lái)眼科界在上具革命性的一種新技術(shù)，圓錐角膜發(fā)病率在世界上約為1/2300，中國(guó)大約有100多萬(wàn)患者，既往該病沒(méi)有好的方法，患者到了晚期只能進(jìn)行角膜移植，并發(fā)癥及費(fèi)用較高。膠原交聯(lián)技術(shù)早先起源于歐洲，于1997年由Spoerl和Seiler報(bào)道，2003年報(bào)道了圓錐角膜臨床結(jié)果，現(xiàn)已有十幾年的應(yīng)用歷史，改變了圓錐角膜患者的方法和生活質(zhì)量，臨床效果非常好。其主要原理是將核黃素滲透到角膜基質(zhì)內(nèi)，然后通過(guò)波長(zhǎng)370 nm的紫外線照射使膠原纖維之間的發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，從而加強(qiáng)角膜的抗張力。其原理中有幾個(gè)值得注意的問(wèn)題：

　　1. 核黃素是光敏劑，經(jīng)紫外線照射后處于高活性狀態(tài)，根據(jù)氧的多少可產(chǎn)生自由基或高活性的單線態(tài)氧（oxygen singlets），然后激活一系列光化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)。

　　2. 后續(xù)的交聯(lián)反應(yīng)詳細(xì)過(guò)程有幾種學(xué)說(shuō)，主要學(xué)說(shuō)有：?jiǎn)尉€態(tài)氧激活賴氨酰氧化酶通路，賴氨酸氧化酶可以將某些特定氨基酸的氨基轉(zhuǎn)化為醛基，這些基團(tuán)既可以和鄰近的醛基自發(fā)地發(fā)生醇醛縮合反應(yīng)，也可能與氨基酸的ε-氨基發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生共價(jià)鍵，并形成醛亞胺（aldimine）交聯(lián)。

　　3. 也有研究認(rèn)為單線態(tài)氧并不通過(guò)賴氨酰氧化酶誘發(fā)交聯(lián)，而可能是通過(guò)另外的三個(gè)機(jī)制：①產(chǎn)生瞇唑啉酮，它可黏附于諸如組氨酸分子上并形成新的共價(jià)連接；②細(xì)胞外基質(zhì)中內(nèi)生羰基的生成可在該位置交聯(lián)；③核黃素分子自身退化并釋放2,3-丁二酮，而2,3-丁二酮可與基質(zhì)蛋白中的內(nèi)生羰基相互作用。

　　4. 交聯(lián)反應(yīng)還會(huì)使膠原纖維增粗，并增強(qiáng)對(duì)各種膠原酶和蛋白酶的抵抗力。

　　對(duì)于膠原交聯(lián)原理的進(jìn)一步研究，有助于進(jìn)一步改進(jìn)膠原交聯(lián)方法，提高臨床，減少可能的并發(fā)癥。

　　關(guān)于膠原交聯(lián)的適應(yīng)證，目前比較公認(rèn)和確切的包括各種角膜擴(kuò)張性疾病，如圓錐角膜、球形角膜、透明性邊緣性角膜變性、角膜屈光手術(shù)后繼發(fā)圓錐等。還有感染性角膜炎、大泡性角膜病變也有一定。與傳統(tǒng)的角膜移植手術(shù)相比其主要的優(yōu)勢(shì)就是簡(jiǎn)單有效，并發(fā)癥少。而且在大部分情況下膠原交聯(lián)可以阻止圓錐角膜的發(fā)展，無(wú)需手術(shù)。

膠原交聯(lián)技術(shù)術(shù)后的角膜生物學(xué)反應(yīng)

　　CXL膠原交聯(lián)技術(shù)術(shù)后的角膜生物學(xué)反應(yīng)主要有以下幾項(xiàng)：

　　1. 角膜基質(zhì)組織在CXL之后即刻與數(shù)月后的應(yīng)力-應(yīng)變的測(cè)量值明顯提高。

　　2. 基質(zhì)組織在CXL后同時(shí)也具有了對(duì)酶消化作用更強(qiáng)的抵抗力，且增加程度與UVA照射強(qiáng)度有一定相關(guān)性。CXL后角膜基質(zhì)對(duì)基質(zhì)金屬蛋白酶的抵抗力也增加，特別是亞型MMP-1,2,9和13，同時(shí)在CXL后也發(fā)現(xiàn)了膠原退化和富含亮氨酸的蛋白多糖。CXL對(duì)保護(hù)膠原及蛋白多糖免于MMP裂解很可能在防止圓錐角膜及其他類型角膜擴(kuò)張性病變的機(jī)制中發(fā)揮了重要作用。

　　3. 膠原纖維直徑的增加。

　　4. 基質(zhì)水和作用降低。

　　5. CXL后的角膜I型膠原電泳形態(tài)也發(fā)生改變，會(huì)出現(xiàn)額外的分子大小約1000 kDa的條帶，對(duì)硫基乙醇，熱和蛋白酶均抵抗。

　　6. 在角膜前部基質(zhì)（250~300 μm）的基質(zhì)細(xì)胞會(huì)發(fā)生凋亡。在CXL幾周后，新的、被激活的角膜基質(zhì)細(xì)胞會(huì)從邊緣向中部遷移。CXL引起細(xì)胞損傷的修復(fù)機(jī)制以及向結(jié)構(gòu)和細(xì)胞的轉(zhuǎn)化可以持續(xù)到36個(gè)月。

　　7. CXL后上皮下神經(jīng)叢有明顯形態(tài)學(xué)改變。

　　這些生物學(xué)改變與并發(fā)癥有一定的關(guān)聯(lián)性。CXL之后的并發(fā)癥很少，但是也有一些個(gè)案報(bào)道。這些并發(fā)癥包括haze，感覺(jué)減退，感染性和非感染性角膜炎，角膜緣干細(xì)胞損傷，內(nèi)皮細(xì)胞損傷等。

如何減少膠原交聯(lián)技術(shù)的并發(fā)癥

　　要較大程度地減少CXL的并發(fā)癥需要特別注意從以下幾方面：①膠原交聯(lián)的并發(fā)癥之一就是角膜感染、疼痛。這主要發(fā)生在刮除上皮的經(jīng)典方法（epi-off）。另外與術(shù)后戴角膜繃帶鏡以及局部應(yīng)用糖皮質(zhì)激素有一定關(guān)系。要減少這一并發(fā)癥，可以改用不刮除上皮的改進(jìn)方法，或常規(guī)應(yīng)用抗生素眼水等措施；②二、并發(fā)癥是haze，這與后的細(xì)胞凋亡、再生、炎癥等有關(guān)。但是也多發(fā)生在去上皮的方法，不過(guò)大部分會(huì)在后1年內(nèi)消失或減輕；③角膜感覺(jué)減退與上皮下神經(jīng)受損有關(guān)，但是也可以逐漸恢復(fù)；④角膜緣干細(xì)胞損傷，更多的發(fā)生在透明性邊緣性角膜變性病例，時(shí)紫外線會(huì)損傷局部干細(xì)胞，應(yīng)該在照射時(shí)遮蓋保護(hù)角膜緣部位；⑤角膜內(nèi)皮損傷很少見(jiàn)，只要以保角膜厚度在400 μm以上，紫外線不會(huì)達(dá)到內(nèi)皮細(xì)胞造成損傷。但是如果術(shù)中因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間暴露角膜造成角膜脫水變薄，要多加注意。對(duì)于一些較薄的病例，可以采取術(shù)中低滲液制造角膜水腫或不去上皮的方法。

開(kāi)展膠原交聯(lián)技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)、成果和進(jìn)展

　　CXL盡管在國(guó)外已經(jīng)應(yīng)用于臨床十幾年了，也得到了認(rèn)同，但是為了提高，新的方法一直在不斷探索。包括縮短時(shí)間、提高核黃素滲透效率等，還有很多不同于核黃素的新試劑在實(shí)驗(yàn)中。另外該技術(shù)尚未正式引進(jìn)到我國(guó)臨床應(yīng)用，估計(jì)近期會(huì)得到批準(zhǔn)。由于這些原因，我們?cè)趷?ài)爾眼科研究所開(kāi)展了有限的臨床觀察。

　　我們的研究小組主要觀察不去上皮的膠原交聯(lián)方法的臨床效果。采取特殊的核黃素增滲劑，短時(shí)間脈沖照射的方法。不去上皮并發(fā)癥少，而增滲劑會(huì)提高，降低上皮屏障對(duì)的影響，而且可以角膜更薄的病例。脈沖照射的方法，為局部增加氧氣，會(huì)增強(qiáng)交聯(lián)反應(yīng)效果。我們應(yīng)用共焦顯微鏡、眼前節(jié)OCT、地形圖等初步觀察，發(fā)現(xiàn)該方法術(shù)后不適感輕微，未發(fā)現(xiàn)感染等并發(fā)癥。觀察期內(nèi)病變穩(wěn)定，沒(méi)有進(jìn)展，但是長(zhǎng)期有待觀察。